玉米收獲機(jī)械的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

王紅軍

(梨樹縣小城子鎮(zhèn)綜合服務(wù)中心，吉林 梨樹 136515)

0 引言

玉米是我國(guó)重要的糧食作物之一，與小麥、水稻相比，玉米生長(zhǎng)具有耐寒性和抗旱性，對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求較低，因此在我國(guó)種植范圍較為廣泛，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，是食品行業(yè)、工業(yè)、畜禽養(yǎng)殖、工業(yè)發(fā)展等重要原料來源[1]。

隨著農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的大量轉(zhuǎn)移與流失，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人工成本逐年攀升，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中投入成本較大。玉米機(jī)械化收獲是提高玉米生產(chǎn)效率的重要途徑，在玉米收獲過程中可以一次性完成摘穗、秸稈收獲、粉碎、脫粒及清選等環(huán)節(jié)，對(duì)于提高我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、增加農(nóng)民收入及促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

本研究首先對(duì)玉米收獲機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)分析，指出目前在玉米機(jī)械化收獲過程中存在的主要矛盾與問題，提出未來我國(guó)玉米收獲機(jī)的主要發(fā)展方向及研究重點(diǎn)，研究結(jié)果僅供技術(shù)人員參考。

1 玉米收獲機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 背負(fù)式玉米收獲機(jī)

背負(fù)式玉米收獲機(jī)是我國(guó)研究起步較早的一種玉米收獲機(jī)類型，是目前我國(guó)應(yīng)用較為廣泛的機(jī)型。背負(fù)式玉米收獲機(jī)屬于半自動(dòng)化機(jī)械，需要在駕駛員操控下，進(jìn)行田間玉米收獲，主要特點(diǎn)是機(jī)型較小，適用于小面積玉米收獲作業(yè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，具有較強(qiáng)的操作靈活性，在山地、丘陵及平原地區(qū)都可以進(jìn)行使用，對(duì)玉米種植技術(shù)參數(shù)要求較低，可以實(shí)時(shí)調(diào)整摘穗割臺(tái)高度及拉莖輥間隙滿足不同田間種植參數(shù)，還可以通過配置秸稈粉碎還田機(jī)，實(shí)現(xiàn)玉米收獲后的秸稈粉碎及還田[2]。

1.2 玉米籽粒收獲機(jī)

玉米籽粒收獲機(jī)是在2010年提出的一種新型玉米收獲機(jī)械，但是目前由于配套的農(nóng)藝技術(shù)尚未成熟，該技術(shù)仍然處于實(shí)驗(yàn)室階段，尚未得到大面積推廣使用。在農(nóng)藝技術(shù)方面，應(yīng)配套研制出適宜于籽粒收獲的玉米品種，并及時(shí)進(jìn)行玉米籽粒的烘干、保存與加工技術(shù)。

1.3 莖穗兼收型玉米收獲機(jī)

莖穗兼收型玉米收獲機(jī)主要是在玉米摘穗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)秸稈的收獲，在收割玉米的同時(shí)將秸稈收獲運(yùn)輸?shù)綄Ｓ玫呢泜}(cāng)，也可以進(jìn)行同步跟車，將收獲后的秸稈輸送到車上，從根本上解決玉米秸稈田間處理不及時(shí)的問題，秸稈的收獲還可以應(yīng)用于畜牧業(yè)的發(fā)展，為秸稈綜合利用技術(shù)提供新的思路，是目前廣大農(nóng)戶及新能源開發(fā)的理想農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，可以促進(jìn)秸稈資源化利用，具有更顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。但是，目前該機(jī)田間收獲效率較低，且售價(jià)較高，因此，該技術(shù)的推廣使用受到一定的限制，未來應(yīng)該對(duì)該技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提高田間工作效率，降低生產(chǎn)成本[3]。

1.4 鮮食玉米收獲機(jī)

近年來，由于傳統(tǒng)玉米市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較低，隨著我國(guó)鮮食玉米種植面積的增加，如何提高鮮食玉米機(jī)械化收獲效率是一項(xiàng)重要研究課題。目前，鮮食玉米機(jī)械化收獲與加工設(shè)備并不完善，在國(guó)內(nèi)外的鮮食玉米收獲機(jī)械研究較少，傳統(tǒng)的玉米收獲機(jī)及相關(guān)參數(shù)不適用于鮮食玉米的收獲，機(jī)械化程度較低，因此，研制一種適宜于鮮食玉米收獲的機(jī)械設(shè)備對(duì)于提高鮮食玉米生產(chǎn)效率具有重要意義。

2 玉米收獲機(jī)械發(fā)展過程中存在的問題

2.1 玉米育種目標(biāo)與玉米的生產(chǎn)機(jī)械化存在偏差

我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)且人口眾多，人均耕地面積低，因此就要求在有限的土地上種出更多的糧食，在農(nóng)藝技術(shù)中，相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜揖托枰嘤鲞m合我國(guó)實(shí)際的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、適用性強(qiáng)的玉米品種，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的高產(chǎn)。在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面，玉米種植模式、玉米品種、耕作地塊小、土地不平整等因素都會(huì)制約玉米收獲機(jī)械的使用。由于玉米種類眾多，不同品種之間的生長(zhǎng)性狀也不盡相同，種植方式也不同，因此對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械相關(guān)型號(hào)、技術(shù)參數(shù)要求不同，農(nóng)業(yè)機(jī)械在不同地區(qū)通用性較低是制約我國(guó)不同地區(qū)農(nóng)業(yè)水平發(fā)展的重要限制因素。

2.2 農(nóng)藝農(nóng)機(jī)不協(xié)調(diào)

我國(guó)農(nóng)業(yè)種植分布遼闊，由于南北方跨度較大，環(huán)境氣候存在明顯差異，傳統(tǒng)的種植模式也不相同。因此在玉米種植方面也存在諸多差異，如平地開溝種植、田地起壟種植、套作種植及兩種作物輪作種植等，玉米種植的行距、株距也存在一定的差異，因此玉米農(nóng)藝種植標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，同樣制約著我國(guó)玉米收獲機(jī)械化水平的提高。

2.3 農(nóng)民收入、土地經(jīng)營(yíng)模式產(chǎn)生的制約

目前，市面上玉米收獲機(jī)主要以自走式為主，其價(jià)格較為昂貴，對(duì)于一般農(nóng)戶來說，投入大量資金購(gòu)置玉米收獲機(jī)，購(gòu)置資金需要多年才能回本，并且一般農(nóng)戶資金有限，限制了大型自走式玉米收獲機(jī)的普及。另一方面，我國(guó)目前的土地經(jīng)營(yíng)模式主要還是家庭聯(lián)產(chǎn)承包制度，每家每戶的種植面積較小，大型機(jī)械操作困難，因此對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的需求相對(duì)較低，這也影響著玉米收獲機(jī)械化水平的提高。

2.4 配套設(shè)施不足

玉米的成熟期主要集中在10月份左右，作物收獲需要搶農(nóng)時(shí)，收獲作業(yè)時(shí)間較短，收獲量較大并且由于新收獲的玉米含水量較高需要進(jìn)行烘干處理才能儲(chǔ)存，這就需要玉米烘干設(shè)備完成大量的烘干作業(yè)，目前每個(gè)地區(qū)烘干設(shè)備有限，這也是制約玉米收獲機(jī)械化發(fā)展的重要因素之一。

3 提高玉米收獲機(jī)械發(fā)展水平的策略

3.1 進(jìn)行玉米收獲機(jī)械發(fā)展體系的建立

目前，我國(guó)的農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)體系已經(jīng)建立，但是實(shí)際運(yùn)作效率相對(duì)較低，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)匕l(fā)展情況及玉米種植情況，對(duì)當(dāng)?shù)氐挠衩追N植方式、規(guī)模及機(jī)械化作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化配置。對(duì)于玉米收獲機(jī)械應(yīng)降低其操作難度，提高玉米收獲機(jī)的適應(yīng)性及收獲效率等。

3.2 農(nóng)機(jī)農(nóng)藝相結(jié)合，示范帶動(dòng)效應(yīng)明顯

農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝水平的深度融合是快速提高我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的重要前提條件。在玉米機(jī)械化設(shè)備研制中，需要將玉米種植的農(nóng)藝要求與玉米收獲機(jī)械的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，擴(kuò)大玉米收獲機(jī)械的適應(yīng)范圍，但是由于我國(guó)玉米種植面積廣泛，其種植的農(nóng)藝要求也是多種多樣，因此農(nóng)業(yè)部針對(duì)這些問題制定了《玉米生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)指導(dǎo)意見》，對(duì)玉米種植的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了統(tǒng)一，通過該指導(dǎo)意見可以使農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝結(jié)合的更好。同時(shí)在各個(gè)玉米主產(chǎn)區(qū)建立示范區(qū)，大力開展玉米收獲機(jī)械的技術(shù)研究，探索玉米種植農(nóng)藝要求與玉米收獲機(jī)械的配套技術(shù)模式，起到示范帶頭作用，輻射更多區(qū)域。將玉米農(nóng)藝高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)與玉米收獲機(jī)械的高效率與高質(zhì)量充分發(fā)揮出來，從而提高玉米收獲機(jī)械化作業(yè)水平。

3.3 購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼給力，發(fā)展競(jìng)相提速

根據(jù)2021—2023年農(nóng)業(yè)機(jī)械購(gòu)置補(bǔ)貼指導(dǎo)意見，可以確定補(bǔ)貼的農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)達(dá)到了15大類42小類，包括142個(gè)品目的機(jī)具。

由于目前玉米聯(lián)合收獲機(jī)的價(jià)格普遍在20萬～30萬元左右，農(nóng)民可以通過購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼政策，或者通過當(dāng)?shù)剞r(nóng)機(jī)局申請(qǐng)差價(jià)購(gòu)買農(nóng)業(yè)機(jī)械，并且還可以通過提供低息貸款等方式，降低了農(nóng)民購(gòu)買農(nóng)用機(jī)械后的負(fù)擔(dān)，極大地促進(jìn)了農(nóng)民購(gòu)買機(jī)械的積極性，促進(jìn)玉米收獲機(jī)械化快速發(fā)展[4]。

3.3 提高機(jī)械性能，加大新設(shè)備研發(fā)力度

針對(duì)目前玉米收獲機(jī)市場(chǎng)的多樣性，其功能配置與適應(yīng)性及功能性不盡相同，因此相關(guān)研究人員在創(chuàng)新研制玉米收獲機(jī)時(shí)，要調(diào)研我國(guó)玉米種植的實(shí)際情況，根據(jù)具體需求全方面地考慮機(jī)器的適用性，有目的地針對(duì)各關(guān)鍵部件進(jìn)行性能優(yōu)化，也可與各個(gè)玉米收獲機(jī)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行合作，避免其研究?jī)?nèi)容重合造成資源的浪費(fèi)。

近些年來，相關(guān)專家提出了玉米移栽技術(shù)，目前試驗(yàn)結(jié)果表明，該技術(shù)可以有效地提高玉米的生產(chǎn)產(chǎn)量[5]，因此，針對(duì)該技術(shù)的玉米移栽機(jī)構(gòu)及玉米收獲裝置正在研發(fā)，爭(zhēng)取完成玉米新技術(shù)栽植一體化生產(chǎn)模式，提升玉米移栽技術(shù)配套的玉米收獲機(jī)研制。

4 我國(guó)玉米收獲機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)

我國(guó)針對(duì)玉米收獲機(jī)的研制起步較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比在技術(shù)方面還存在很大的差距。但是，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步及國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重視力度及研發(fā)力度逐漸提升，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械水平正在逐步升高，各個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平正在逐步縮小差距。

未來針對(duì)玉米收獲機(jī)械研發(fā)過程中，應(yīng)該結(jié)合智能控制系統(tǒng)、智能操控臺(tái)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)互聯(lián)。目前，GPS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、VR等技術(shù)已經(jīng)走入日常生活中，所以也需要將這些技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展中，逐漸實(shí)現(xiàn)玉米收獲機(jī)械的智能化發(fā)展。

4.1 加大自動(dòng)對(duì)行及割臺(tái)自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)研究

針對(duì)摘穗裝置進(jìn)行智能技術(shù)升級(jí)，通過識(shí)別裝置自動(dòng)完成割臺(tái)的實(shí)時(shí)對(duì)行操作及割臺(tái)升降自動(dòng)調(diào)節(jié)。目前，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行初步研究，但是仍然停留在實(shí)驗(yàn)室階段，尚未進(jìn)行大田試驗(yàn)及驗(yàn)證，主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，自動(dòng)控制割臺(tái)流程圖如圖2所示。

1.玉米收獲機(jī)割臺(tái)；2.控制單元模塊；3.顯示模塊；4.主要按鍵模塊；5.其它驅(qū)動(dòng)模塊；6.液壓系統(tǒng)；7.仿形結(jié)構(gòu)

圖2 自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)控制流程

4.2 加入智能監(jiān)測(cè)技術(shù)

田間作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜，因此在玉米收獲機(jī)械作業(yè)時(shí)，應(yīng)該實(shí)時(shí)檢測(cè)周圍環(huán)境，作業(yè)環(huán)境會(huì)直接影響到其脫粒裝置的工作性能，加入智能監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)玉米收獲過程中對(duì)玉米籽粒的含水率、破損率等作業(yè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證脫粒率，提高脫粒質(zhì)量。

4.3 加強(qiáng)含水率智能檢測(cè)技術(shù)與收獲技術(shù)融合

玉米籽粒含水率對(duì)于玉米收獲質(zhì)量具有重要的影響，籽粒含水率較高會(huì)提高玉米籽粒收獲破損率。未來可以將含水率智能檢測(cè)技術(shù)與收獲技術(shù)相互融合，通過檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)了解玉米籽粒水份含量與玉米收獲量數(shù)據(jù)，進(jìn)而控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)控作業(yè)速速，在確保作業(yè)過程的安全下達(dá)到最優(yōu)的作業(yè)效果，保證玉米籽粒的完整性及商品價(jià)值。

5 總結(jié)

社會(huì)的進(jìn)步及全球人口數(shù)量的不算增加，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、保障糧食安全對(duì)于穩(wěn)定社會(huì)穩(wěn)步發(fā)展及經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升具有重要意義。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正在向機(jī)械化及智能化方向發(fā)展，降低農(nóng)業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)農(nóng)戶增收及糧食增產(chǎn)。本研究以玉米收獲機(jī)為主要研究對(duì)象，通過對(duì)目前應(yīng)用較為廣泛的玉米收獲機(jī)主要類型進(jìn)行詳述，提出我國(guó)玉米收獲機(jī)在田間應(yīng)用過程中存在農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝水平不配套、核心技術(shù)創(chuàng)新性低、玉米收獲機(jī)在不同地區(qū)通用性較差等問題。未來我國(guó)應(yīng)該加強(qiáng)玉米收獲機(jī)的自主研發(fā)水平，研制出適宜于我國(guó)玉米生產(chǎn)的收獲機(jī)械及相關(guān)配套農(nóng)機(jī)具，促進(jìn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝技術(shù)的深度融合，完善我國(guó)玉米機(jī)械化收獲的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。